氣體霧化制粉工藝中基于氣體整流的衛(wèi)星粉控制技術

赫新宇 ，黎興剛 ，黃禹赫 ，朱 強

1) 南方科技大學機械與能源工程系, 深圳 518055 2) 南方科技大學前沿與交叉科學研究院, 深圳 518055

增材制造技術是當今最有發(fā)展?jié)摿Φ闹圃旒夹g之一，它顛覆了傳統的加工理念，為未來的加工技術提供了廣闊的發(fā)展空間[1]。金屬粉末是最常用的金屬增材制造原料，然而，相對于傳統的基于粉體的加工技術，金屬增材制造技術對金屬粉末的粒徑分布、純度、球形度等指標有特定的要求[2]，用于熱噴涂、粉末冶金等工藝的金屬粉末不能直接用于金屬增材制造[3]。因此，有必要對金屬粉末制備技術進行改進以滿足金屬增材制造的要求[4?5]。金屬熔體氣體霧化工藝（gas atomization，GA）是目前用于制備增材制造專用金屬粉末的主要工藝之一，具有成本低、適用范圍廣、細粉收得率高等優(yōu)勢[6?7]。然而，傳統氣體霧化制粉工藝所制備的金屬粉末中往往含有大量的衛(wèi)星粉，即若干小顆粒粉末粘附在大顆粒粉末表面而形成的一種缺陷粉。衛(wèi)星粉的存在會降低金屬粉末的松裝密度、球形度以及流動性，不利于粉末的鋪設過程[8]，對金屬增材制造工藝（尤其是一些基于鋪粉技術的工藝[9]）有著不可忽略的影響[10]。此外，這種缺陷粉很難通過后續(xù)處理手段有效地去除，因此需要從源頭上控制其形成。

據研究，霧化室的封閉結構使其側壁附近產生宏觀尺度的渦流，即回流（gas recirculation，GR），其中夾帶了一些完全凝固的小尺寸顆粒。回流區(qū)內回旋上升的小尺寸顆粒與上游霧化氣流中未完全凝固的大尺寸液滴之間的碰撞是衛(wèi)星粉形成的主要原因之一[11?12]。……